Сравнение
растровой и векторной графики
|
Критерий
сравнения
|
Растровая
графика
|
Векторная
графика
|
Способ
представления изображения
|
Растровое
изображение строится из множества пикселей.
|
Векторное
изображение описывается в виде последовательности команд.
|
Представление
объектов реального мира
|
Растровые
рисунки эффективно используются для представления реальных образов.
|
Векторная
графика не позволяет получать изображения фотографического качества.
|
Качество
редактирования изображения
|
При
масштабировании и вращении растровых картинок возникают искажения.
|
Векторные
изображения могут быть легко преобразованы без потери качества.
|
Особенности
печати изображения
|
Растровые
рисунки могут быть легко напечатаны на принтерах.
|
Векторные
рисунки иногда не печатаются или выглядят на бумаге не так, как хотелось бы.
|
Создание фрактальной художественной
композиции состоит не в рисовании или оформлении, а в программировании.
Фрактальная графика, как и векторная - вычисляемая, но отличается от неё тем,
что никакие объекты в памяти компьютера не хранятся. Изображение строится по
уравнению (или по системе уравнений), поэтому ничего, кроме формулы, хранить не
надо. Изменив коэффициенты в уравнении, можно получить совершенно другую
картину. Способность фрактальной графики моделировать образы живой природы
вычислительным путем часто используют для автоматической генерации необычных
иллюстраций.
При сохранении векторного изображения в
память компьютера заносится информация о простейших геометрических объектах,
его составляющих. Информационные объёмы векторных изображений значительно
меньше информационных объёмов растровых изображений. Например, для изображения
окружности средствами растровой графики нужна информация обо всех пикселях
квадратной области, в которую вписана окружность; для изображения окружности
средствами векторной графики требуются только координаты одной точки (центра) и
радиус. Ещё одно достоинство векторных изображений - возможность их
масштабирования без потери качества. Это связано с тем, что при каждом
преобразовании векторного объекта старое изображение удаляется, а вместо него
по имеющимся формулам строится новое, но с учётом изменённых данных. Вместе с
тем, не всякое изображение можно представить как совокупность простых
геометрических фигур. Такой способ представления хорош для чертежей, схем,
деловой графики и в других случаях, где особое значение имеет сохранение чётких
и ясных контуров изображений. Фрактальная графика, как и векторная, основана на
математических вычислениях. Но, в отличие от векторной графики, в памяти
компьютера хранятся не описания геометрических фигур, составляющих изображение,
а сама математическая формула (уравнение), по которой строится изображение.
Фрактальные изображения разнообразны и причудливы.
1.4 Форматы графических
файлов
Формат графического файла - это способ
представления графических данных на внешнем носителе. Различают растровые и
векторные форматы графических файлов, среди которых, в свою очередь, выделяют
универсальные графические форматы и собственные (оригинальные) форматы
графических приложений.
Универсальные графические форматы
«понимаются» всеми приложениями, работающими с растровой (векторной) графикой.
Универсальным растровым графическим форматом является формат Bitmap
Picture (от английского Bitmap Picture, далее BMP) - формат хранения
растровых изображений, разработанный компанией Microsoft. Графические файлы в
этом формате имеют большой информационный объём, так как в них на хранение
информации о цвете каждого пикселя отводится 24 бита.
В рисунках, сохранённых в универсальном
растровом формате Graphics Interchange Format (от английского Graphics
Interchange Format - формат для обмена изображениями, далее GIF) - формат
хранения графических изображений GIF, можно использовать только 256 разных
цветов. Такая палитра подходит для простых иллюстраций и пиктограмм. Графические
файлы этого формата имеют небольшой информационный объём. Это особенно важно
для графики, используемой во Всемирной паутине, пользователям которой
желательно, чтобы запрошенная ими информация появилась на экране как можно
быстрее.
Универсальный растровый формат Joint
Photographic Experts Group (от английского Joint Photographic Experts Group -
объединённая группа экспертов в области фотографии, далее JPEG) разработан
специально для эффективного хранения изображений фотографического качества.
Современные компьютеры обеспечивают воспроизведение более 16 миллионов цветов,
большинство из которых человеческим глазом просто неразличимы. Формат JPEG
позволяет отбросить «избыточное» для человеческого восприятия разнообразие
цветов соседних пикселей. Часть исходной информации при этом теряется, но это
обеспечивает уменьшение информационного объёма (сжатие) графического файла.
Пользователю предоставляется возможность самому определять степень сжатия
файла. Если сохраняемое изображение - фотография, которую предполагается
распечатать на листе большого формата, то потери информации нежелательны. Если
же этот фотоснимок будет размещён на Web-странице, то его можно смело сжимать в
десятки раз: оставшейся информации будет достаточно для воспроизведения
изображения на экране монитора.
К универсальным векторным графическим
форматам относится формат Windows MetaFile (от английского Windows MetaFile,
далее WMF) - универсальный формат векторных графических файлов для Windows
приложений. Используется для хранения коллекции графических изображений
Microsoft Clip Gallery.
Универсальный формат Encapsulated
PostScript (далее EPS) - формат файлов базирующийся на подмножестве языка
PostScript и предназначенный для обмена графическими данными между различными
приложениями. EPS позволяет хранить информацию как о растровой, так и о
векторной графике. Его часто используют для импорта файлов в программы
подготовки полиграфической продукции.
С собственными форматами вы познакомитесь
непосредственно в процессе работы с графическими приложениями. Они обеспечивают
наилучшее соотношение качества изображения и информационного объёма файла, но
поддерживаются (то есть распознаются и воспроизводятся) только самим создающим
файл приложением
Растровый графический редактор - специализированная программа,
предназначенная для создания и обработки изображений. Подобные программные
продукты нашли широкое применение в работе художников-иллюстраторов, при
подготовке изображений к печати типографским способом или на фотобумаге,
публикации в интернете.
Растровые графические редакторы позволяют пользователю
рисовать и редактировать изображения на экране компьютера, а также сохранять их
в различных растровых форматах, таких как, например, JPEG и Tagged Image File
Format (от англ. Tagged Image File Format, далее TIFF) - формат хранения
растровых графических изображений. TIFF стал популярным форматом для хранения
изображений с большой глубиной цвета. Он используется при сканировании,
отправке факсов, распознавании текста, позволяющий сохранять растровую графику
с незначительным снижением качества за счёт использования алгоритмов сжатия с
потерями.
Portable Network Graphics (от английского portable network graphics, -
растровый формат хранения графической информации, использующий сжатие без
потерь по алгоритму Deflate, далее PNG) и GIF, поддерживающими хорошее сжатие
без потерь, и BMP, также поддерживающем сжатие Run-length encoding (от
английского Run-length encoding, далее RLE) или кодирование повторов - простой
алгоритм сжатия данных, который оперирует сериями данных, то есть
последовательностями, в которых один и тот же символ встречается несколько раз
подряд, но в общем случае представляющем собой несжатое «попиксельное» описание
изображения.
В противоположность векторным редакторам, растровые
используют для представления изображений матрицу точек. Однако, большинство
современных растровых редакторов содержат векторные инструменты редактирования
в качестве вспомогательных.
Как любое программное обеспечение, растровые редакторы
делятся на свободно распространяемые и авторские.
Свободное программное обеспечение Image Manipulation Program
(далее GIMP) - растровый графический редактор, программа для создания и
обработки растровой графики. Частично поддерживается векторная графика.
Типичные задачи, которые можно решать при помощи GIMP,
включают в себя создание графики и логотипов, масштабирование и кадрирование
фотографий, раскраска, комбинирование изображений с использованием слоёв,
ретуширование и преобразования изображений в различные форматы. GIMP является
одним из первых действительно пользовательских свободных приложений.- растровый
графический редактор для Windows NT, основанный на.NET Framework. Приложение
начато как проект, разработанный в Университете штата Вашингтон для Microsoft
Windows под руководством Microsoft. Paint.NET написан на C#, с некоторым
количеством C++, используемого при установке и интеграции с оболочкой.
Авторское программное обеспечение. Fireworks - растровый и
векторный графический редактор для веб-дизайнеров и разработчиков, позволяющий
быстро создавать, редактировать и оптимизировать изображения для веб-сайтов и
быстро создавать эскизы веб-сайтов и веб-приложений. Photoshop - растровый
графический редактор, разработанный и распространяемый фирмой Adobe Systems.
Этот продукт является лидером рынка в области коммерческих средств
редактирования растровых изображений, и наиболее известным продуктом фирмы
Adobe. В настоящее время Photoshop доступен на платформах Mac Operation System X/Mac и Microsoft
Windows. Для версии CS 2 возможен запуск под Linux с помощью альтернативы
Windows API - Wine 0.9.54 и выше.
1.5 Представление о цветовых моделях. Назначение
и элементы графического редактора
Цвет - это ощущение, которое возникает в сознании человека
при воздействии света на его орган зрения. Ученики должны ознакомиться с
цветовыми моделями, та как использование цветовых моделей решает задачу единых
способов описания цвета. Необходимо познакомить учащихся с основными цветовыми
моделями - Red, Green, Blue (от английского Red, Green, Blue, далее RGB), Cyan, Magenta, Yellow, Black (от английского
Cyan, Magenta, Yellow, Black, далее CMYK - субтрактивная схема формирования цвета,
используемая прежде всего в полиграфии для стандартной триадной печати, Hue,
Saturation, Value (от английского Hue - тон, Saturation - насыщенность, Value -
яркость, далее HSB, - это трехканальная цветовая модель.
Для более удобного восприятия учениками новой информации о
цветовых моделях, можно привести пример с тем, как художники для получения
нужного оттенка смешивают на палитре множество красок. Так же происходит и в
цветовых моделях.
В модели RGB основными являются три цвета: красный, зелёный и
синий. Все цветовые оттенки получаются за счёт сложения этих трёх цветов.
Модель CMYK чаще всего используется при работе в полиграфии.
В данном случае нужный оттенок получается печатью четырьмя красителями:
голубой, пурпурный, жёлтый и чёрный. Последовательное нанесение различного
количества этих красителей на поверхность изменяет цвет отражённого света и
формирует миллионы оттенков.
Необходимо объяснить ученикам, что в графических редакторах
предусмотрена возможность выбора необходимой цветовой модели.
Графический редактор - это программное средство для создания,
редактирования и просмотра графических изображений. Важно знать, что
графических редакторов много, но всё они решают одни и те же типовые задачи:
· создание изображения;
· редактирование изображения;
· сохранении изображения в виде файла;
· загрузка изображения из файла в оперативную
память;
· вывод изображения на носитель (бумага, пластик,
ткань).
Рассмотрим некоторые из графических редакторов:
Графический редактор Paint - простой однооконный графический
редактор, который позволяет создавать и редактировать достаточно сложные
рисунки. Окно графического редактора Paint (рисунок 1) имеет стандартный
вид.фирмы Adobe многооконный графический редактор позволяет создавать и
редактировать сложные рисунки, а также обрабатывать графические изображения
(фотографии). Содержит множество фильтров для обработки фотографий (изменение
яркости, контрастности и так далее).
Рисунок 1. Окно графического редактора Paint
Программа Microsoft Draw, входящая в комплект MicroSoft
Office, служит для создания различных рисунков, схем. Обычно вызывается из MicroSoft
Word.Illustrator, Corel Draw используются в издательском деле, позволяет
создавать сложные векторные изображения.
Изображения в графических редакторах хранятся по-разному.
Растровое изображение хранится с помощью точек различного цвета
(пикселей), которые образуют строки и столбцы. Любой пиксель имеет
фиксированное положение и цвет. Хранение каждого пикселя требует некоторого
количества бит информации, которое зависит от количества цветов в изображении.
Векторные изображения формируются из объектов (точка, линия,
окружность и так далее), которые хранятся в памяти компьютера в виде
графических примитивов и описывающих их математических формул.
Например, графический примитив точка задается своими координатами
(X, У), линия - координатами начала (XI, Y1) и конца (Х2, Y2), окружность -
координатами центра (X, У) и радиусом (R), прямоугольник - величиной сторон и
координатами левого верхнего угла (XI, У1) и правого нижнего угла (Х2, У2) и
так далее. Для каждого примитива назначается также цвет.
Учебник восьмого класса средней школы знакомит учащихся с
элементами графического редактора CorelDRAW X4.Draw X4 - профессиональный графический
программный пакет содержит в себе, редактор растровых графических файлов
PhotoPaint X4, приложение для трассировки растровых файлов в векторные Corel
Power TRACE X4 и программу для создания снимков с экрана Corel CAPTURE X4.
Ученики узнают, как запускать графический редактор, как создать
новое изображение. Кроме того, познакомятся с такими понятиями, как рабочее
поле, страница рисования, строка заголовка, строка меню, стандартная панель и
другие.
Несомненно, необходимо учащимся так же усвоить инструменты для
редактирования и рисования изображений. Так же учитель должен объяснить про
панель свойств, содержимое которой меняется в зависимости от выполняемой
операции.
Строка состояния внизу окна содержит сведения о выбранном элементе
и координаты курсора. Следует напомнить, что начало координат - левый нижний
угол страницы рисования.
Очень облегчит задачу учащимся такая функция программы, как
всплывающие подсказки. Немаловажным является то, что команды управления
редактором и изображением можно вызвать одним из четырёх способов: из главного
меню, вызовом правой кнопкой мыши, виртуальными кнопками на панелях,
клавиатурными сокращениями, так как знание и использование клавиатурных
сокращений значительно ускоряет работу пользователя.
2. Практическая часть
2.1
Анализ программы Inkscape
При любом методе осуществления учебного процесса, появляется
необходимость контроля усвоения материала. Специфика разработанной методики
состоит в первую очередь в том, что дает практические навыки в освоении
программы, которые обучаемый может получить самостоятельно под контролем
преподавателя.
Проводя занятия по изучению средств графического редактора
педагог должен не только уметь учитывать и понимать психологическое состояние
школьников, но и уметь научить учащихся учитывать психологические особенности
других людей, тех, которые будут воспринимать и оценивать результат их труда, а
именно - готовые изображения. Ведь успех обучения во многом зависит от того,
как будет воспринята работа, поэтому необходимо знать и учитывать особенности
восприятия человека.
Схема занятий в большинстве случаев выглядит следующим
образом: сначала рассматривается создание какого-либо объекта, на примере
которого разбираются основные положения темы занятия, затем приводится перечень
всех необходимых сведений, связанных с темой занятия, после чего следует
система упражнений для закрепления и отработки материала.
Учитель должен точно определить тему нового занятия, провести
общее ознакомление с его содержанием, озвучить советы о порядке самостоятельной
работы и самоконтроле.
Учитывая вышесказанное, задача преподавателя сводится к
организации занятия, постановке задачи и цели занятия, объяснению
теоретического материала, пояснению сложных понятий и процессов, которые
необходимо выполнить. Данные методические рекомендации содержат необходимый
теоретический материал и систему упражнений для практических занятий. Они могут
быть использованы как учебник или как раздаточный материал. Для каждого занятия
сформулированы рекомендации.
Очень важен тот момент, что после изучения какой либо темы
учителю необходимо предложить ученикам задания для закрепления изученного
материала, как по теории, так и по практическому использованию векторного
графического редактора.
В
практической части разработаем методику пошагового создания пингвина в
векторном графическом редакторе Inkscape.
Inkscape - мощный и удобный инструмент для
создания художественных и технических иллюстрации в формате векторной графики,
полностью совместимый со стандартами eXtensible Markup Language (от
английского eXtensible Markup Language, далее XML - расширяемый язык разметки,
Scalable Vector Graphics standard (от английского Scalable Vector Graphics
standard, далее SVG − стандарт масштабируемой векторной графики) и Cascading
Style Sheets (от английского Cascading Style Sheets, далее CSS -
каскадные таблицы стилей) - формальный язык описания внешнего вида документа,
написанного с использованием языка разметки. Преимущественно используется как
средство описания, оформления внешнего вида веб-страниц)).
Редактор отличается широким набором
инструментов для работы с цветами и стилями (выбор цвета, копирование цвета,
копирование / вставка стиля, редактор градиента, маркеры контура).
В Inkscape поддерживаются все основные
возможности SVG: контуры, текст, маркеры, клоны, альфа-канал, трансформации,
градиенты, текстуры и группировка. Также Inkscape поддерживает метаданные
Creative Commons, правку узлов, слои, сложные операции с контурами,
векторизацию растровой графики, редактирование текста прямо на изображении,
заверстанный в фигуру текст.
Основные возможности Inkscape:
1) Обработка текста: рендеринг, вставка
текста в контур, правка как однородного многострочного, так и перетекающего
текста;
) Импорт: SVG, EMF, EPS, PostScript, PDF, PNG, TIFF, JPEG, GIF, BMP, WPG;
3) Экспорт: PNG,
SVG, EPS, PostScript, PDF, Dia, AI, Sketch, POV-Ray, LaTeX, Open Document Draw,
EMF;.
4) Множество инструментов для удобства
рисования: Эллипс, Звезда, Спираль, Каллиграфическое перо, Текст, Градиент,
Пипетка;
) Работа с контурами: логические операции,
динамическая и связанная втяжка, упрощение контура, оконтуривание штриха,
создание составных контуров, вставка нового узла в любую точку контура, быстрая
смена типа узла с острого на сглаженный или симметричный, динамические
контурные эффекты;
) Большое количество продуманных
клавиатурных комбинаций для быстрого вызова функций;
) Информативная статусная строка с
информацией о выделенных объектах и подсказывающая клавиатурные комбинации;
) Встроенный векторизатор растровых
изображений;
) Расширенные возможности работы с клонами
объектов, создание узора из клонов при помощи любой из 17 групп симметрии;
) Коллективное рисование через протокол
Extensible Messaging and Presence Protocol (Extensible Messaging and
Presence Protocol, далее XMPP - расширяемый протокол обмена сообщениями и
информацией о присутствии), ранее известный как Jabber - «болтовня», «трёп»,
«тарабарщина», основанный на XML, открытый, свободный для использования
протокол для мгновенного обмена сообщениями;
) Редактор XML-кода документа с деревом
объектов - для доступа к временно неподдерживаемым в графическом интерфейсе
параметрам документа;
) Сохранение и открытие документов в
сжатом виде.
Inkscape позволяет создавать довольно сложные и внешне
привлекательные рисунки, схемы, чертежи (в цвете или черно-белыми). В вашем
распоряжении различные средства и инструменты - палитра цветов, кисть,
распылитель, ластик для стирания, «карандаши» для рисования геометрических
фигур (линий, прямоугольников, эллипсов, многоугольников). Редактор позволяет
вводить тексты, и богатый набор шрифтов из комплекта Windows дает возможность
вставлять в рисунок профессиональные надписи. Имеются и «ножницы» для вырезания
фрагментов картинки, - вырезанный элемент можно переместить, скопировать,
уменьшить, увеличить, наклонить и так далее. Если не устраивает готовый набор
цветов, вы можете воспользоваться «палитрой» для смешивания красок и подобрать
какой угодно цвет.
Правда, для создания выразительных картинок, кроме этих
средств, вам потребуются художественные способности, однако и обычный
пользователь может готовить простые рисунки, всевозможные схемы. Пользоваться
готовыми изображениями из других файлов.
2.2 Как установить Inkscape
После того как вы зайдете на страницу
официального сайта, где можно скачать inkscape, скачивание программы начнется
автоматически. Сохраните установочный файл с актуальной версией программы на
своем компьютере, например на рабочий стол и дождитесь окончания загрузки.
После того как файл с установочным
дистрибутивом программы будет загружен, щелкните по нему два раза указателем
мыши и программа установки inkscape запустится. В начале, вам будет
предложено выбрать язык установки и интерфейса программы. Русский язык уже
присутствует в дистрибутиве и никаких дополнительных русификаторов для inkscape
не требуется. Это значительно облегчает выполнение и решение задач с данной
программой. Процесс установки должен пойти автоматически после нажатия левой
кнопкой мыши на Ok.
Рисунок 2. Окно установки программы Inscape
В мастере установки программы inkscape
нужно будет нажать кнопку далее.
Рисунок 3. Окно мастера установки программы Inscape
Далее вам будет предложено ознакомиться с
лицензионным соглашением. Графический редактор векторной графики inkscape
является бесплатным. Если вы согласны с лицензионным соглашением,
нажмите далее.
Рисунок 4. Окно лицензионного соглашения
программы Inscape
Далее вам будет предложено окно для выбора
устанавливаемых компонент. Если вы начинающий пользователь, оставьте как есть
галочки, уже установленные по умолчанию.
графический школьный векторный учебный
Рисунок 5. Компоненты устанавливаемой программы Inscape
Теперь укажите путь для установки
программы или оставьте предлагаемый путь по умолчанию. По умолчанию папка
установки будет C. Полный адрес установки папки выглядит следующим образом «C:\Program Files\
Inkscape».
Рисунок 6. Выбор папки установки Inscape
После того как вы нажмете на кнопку
«установить», начнется процесс установки, который будет продолжаться некоторое
время. Процесс установки обычно занимает не более 5 минут.
Рисунок 7. Копирование файла в папку установки
Если установка inkscape завершилась
удачно, то вы увидите на экране такое окно мастера установки.
Рисунок 8. Завершение работы мастера установки
Inscape
Окно векторного графического редактора
inkscape выглядит так:
Рисунок 9. Окно векторного графического редактора Inscape
Список литературы
1.
Lavel. Graphics. Растровая и векторная графика:
http://win-www.klax.tula.ru/~level/graphics/predgrph.html
.
А.В. Могилёв. Практикум по информатике. Издательство «Академия». 2001 г.
3. «Большая российская энциклопедия». - 2002.
4.
Борисов Н.Н. Форматы графических файлов. - СПб., 2003
.
Грабалов П.К. Компьютерная графика и основные графические редакторы. -
Калининград, 2003
.
Евсеев Г.А., Пацюк С.Н., Симонович С.В. Вы купили компьютер. Издание 4-е,
переработанное. М’ - 1999 г.
.
Ефимова О., Морозов В., Шафрин Ю. Курс компьютерной технологии. Издание 3-е
дополненное и переработанное. Том 1,2. М’ - 1998 г.
.
Информатика: Базовый курс / СВ. Симонович и др. - СПБ.: Питер, 2002. - 640 с.
.
Информатика: Практикум по технологии работы на компьютере/од редакцией И.В.
Макаровой. - 2-е издание. - М.: «Финансы и статистика», 1998.
.
Информатика: Учебник для вузов / Козырев А.А.− СПб:, 2008.
11. Леонтьев В.П. Новейшая энциклопедия персонального
компьютера. - М., 2006.
12.
Львовский М.Б. Методическое пособие по информатике.
.
Симонович С.В., Евсеев Г.А., Алексеев А.Г. «Специальная информатика; учебное
пособие». - М.:АСТ-ПРЕСС: Инфорком-Пресс, 2000 г.
.
Степанов А.Н. Информатика: Учебник для ВУЗов. 4-е изд. / А.Н. Степанов. -
Питер: СПБ, 2005. - 684 с.
15. Фигурнов В.Э. IВМ РС для пользователей. - М., 2007.